A السكتة الدماغية نموذج الخثاري بناء على عابر الدماغي نقص الأكسجة-نقص التروية
Summary
Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.
Abstract
وقد عانى البحوث السكتة الدماغية العديد من النكسات في ترجمة العلاجات اعصاب في الممارسة السريرية. في المقابل، فإن العلاج في العالم الحقيقي (TPA الجلطات) نادرا ما تنتج فوائد في النماذج التجريبية الميكانيكية المستندة إلى انسداد، التي تهيمن على أبحاث السكتة الدماغية قبل السريرية. هذا الانقسام بين مقاعد البدلاء، والسرير يوحي الحاجة إلى استخدام نماذج سكتة متجاوبة في مجال البحوث السكتة الدماغية قبل السريرية. تحقيقا لهذه الغاية، واخترع نموذجا السكتة الدماغية الخثاري بسيطة وسكتة التفاعلي وصفها هنا. ويتكون هذا النموذج من انسداد عابرة من جانب واحد مشترك الشريان السباتي والتسليم من 7.5٪ من الأكسجين من خلال القناع عن وجهه في فئران بالغة لمدة 30 دقيقة، مع الحفاظ على درجة حرارة الجسم في الحيوان 37.5 ± 0.5 ° C. على الرغم من أن ربط عكسها من الشريان السباتي من جانب واحد أو نقص الأكسجة قمعت كل تدفق الدم إلى المخ عابر فقط، والجمع بين كل من الشتائم تسبب العجز ضخه، الفيبرين وترسب الصفائح الدموية، وinfar كبير دائمط م في الأراضي التي يتم توفيرها من الشريان الدماغي المتوسطة. الأهم من ذلك، قدمت حقن المؤتلف سكتة عند 0.5، 1، أو 4 ساعات بعد ثي (10 ملغ / كلغ) الوريد ذيل الحد تعتمد على الوقت من معدل الوفيات واحتشاء الحجم. هذا النموذج السكتة الدماغية الجديد هو بسيط، ويمكن أن تكون موحدة في جميع أنحاء مختبرات لمقارنة النتائج التجريبية. وعلاوة على ذلك، فإنه يدفع الجلطة دون قطع القحف أو إدخال الصمات شكلت مسبقا. ونظرا لهذه المزايا الفريدة، ونموذج ثي هو إضافة مفيدة إلى مرجع للبحوث السكتة الدماغية قبل السريرية.
Introduction
الجلطات وإعادة الاستقناء هي العلاج الأكثر فعالية من السكتة الدماغية الحادة في الممارسة السريرية 1. بعد، تم تنفيذ معظم الأبحاث العصبية قبل السريرية في نموذج عابر ميكانيكي عرقلة (داخل اللمعة خياطة المتوسطة انسداد الشريان الدماغي) التي تنتج التعافي السريع من تدفق الدم إلى المخ على إزالة انسداد الأوعية الدموية ويظهر قليل من دون فوائد قبل سكتة الجلطات. وقد أشير إلى أن اختيار مشكوك فيها من نماذج السكتة الدماغية ساهم، جزئيا على الأقل، إلى صعوبة في ترجمة علاج الأعصاب لمرضى 2،3. وبالتالي، هناك دعوة متزايدة لتوظيف نماذج الانسداد التجلطي السكتة الدماغية سكتة متجاوبة في مجال البحوث قبل السريرية، ولكن لديها مثل هذه النماذج أيضا المشاكل التقنية (انظر مناقشة) 4-7. نحن هنا وصف نموذجا السكتة الدماغية الجلطات جديد يقوم على جانب واحد عابرة التأكسج الدماغية (ثي) إهانة وردودها على العلاج عن طريق الحقن الوريدي سكتة 8.
تم تطوير نموذج السكتة الدماغية ثي على أساس الإجراء ليفين (ربط دائم من جانب واحد الشريان السباتي المشترك يليه التعرض لنقص الأكسجين عابرة في غرفة) التي اخترعت لإجراء التجارب مع الفئران الكبار في عام 1960 9. تلاشى الإجراء ليفين الأصلي إلى الغموض ل انها تنتج سوى تلف في الدماغ متغير، ولكن تسبب نفس إهانة الأعصاب ثابت في الجراء القوارض عندما أعيد تطبيقها من قبل روبرت Vannucci وزملاؤه نموذجا من الأطفال حديثي الولادة بنقص التأكسج اعتلال الدماغ الإقفاري (عجل) في عام 1981 (10). وفي السنوات الأخيرة، بعض المحققون أعادت تكييف نموذج ليفين-Vannucci لفئران بالغة عن طريق ضبط درجة الحرارة في غرفة ميتة 11. فمن المعقول أن آفات الدماغ غير متناسقة في الإجراء ليفين الأصلي قد تنشأ من تذبذب درجة حرارة الجسم من القوارض الكبار في غرفة ميتة. لاختبار هذه الفرضية، ونحن تعديل الإجراء ليفين بالإدارة الغاز ميتةمن خلال قناع، مع الحفاظ على درجة الحرارة الأساسية القوارض في 37 ° C على طاولة الجراحة 12. كما هو متوقع، والتحكم في درجة حرارة الجسم صرامة زيادة كبيرة في استنساخ مرحبا الناجم عن أمراض الدماغ. الإهانة مرحبا أيضا يؤدي تجلط الدم، الالتهام الذاتي، وgray- وإصابة 13 بيضاء المسألة. وقد استخدم باحثون آخرون أيضا نموذج مرحبا للتحقيق في ما بعد السكتة الدماغية الاستجابات الالتهابية 14.
ومن المزايا الفريدة لنموذج مرحبا السكتة الدماغية هي أنها تتابع عن كثب ثالوث فيرشو لتشكيل خثرة، بما في ذلك ركود تدفق الدم، والإصابة البطانية (على سبيل المثال بسبب الإجهاد التأكسدي مرحبا يسببها)، وفرط التجلط (تنشيط صفائح الدم مرحبا يسببها) ( الشكل 1A) 15. على هذا النحو، فإن النموذج مرحبا قد قبض على بعض الآليات الفيزيولوجية المرضية ذات الصلة السكتة الدماغية في العالم الحقيقي. مع هذه الفكرة في الاعتبار، ونحن المكرر كذلك نموذج مرحبا مع ربط عكسها للأمم المتحدةilateral الشريان السباتي المشترك (وبالتالي لخلق مرحبا إهانة عابرة)، واختبار ردودها على سكتة الجلطات مع أو بدون Edaravone. Edaravone هو زبال الجذور الحرة وافقت بالفعل في اليابان لعلاج السكتة الدماغية في غضون 24 ساعة من بداية 9. وأظهرت تجاربنا أن مختصرة قدر 30 دقيقة عابرة مرحبا يطلق احتشاء الخثاري، والتي تجمع بين العلاج سكتة-Edaravone تمنح فوائد التآزر 8. نحن هنا وصف العمليات الجراحية مفصلة والاعتبارات المنهجية للنموذج ثي، والتي يمكن استخدامها لتحسين العلاجات ضخه من السكتة الدماغية الحادة.
Protocol
Representative Results
Discussion
السكتة الدماغية هي مسألة صحية رئيسية من تزايد أهمية لأي مجتمع مع شيخوخة السكان. على الصعيد العالمي، والسكتة الدماغية هي ثاني سبب رئيسي للوفاة ما يقدر ب 5.9 مليون الأحداث القاتلة في عام 2010، أي ما يعادل 11.1٪ من مجموع الوفيات 18. السكتة الدماغية هي أيضا السبب الرئيسي ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by the NIH grant NS074559 (to C. K.). We thank all collaborators who contributed to our research articles that the present methodology report is based upon.
Materials
| adult male mice | Charles River | C57BL/6 | 10~13 weeks old (22~30 g) |
| Mobile Laboratory Animal Anesthesia System | VetEquip | 901807 | anesthesia |
| Medical air (Compressed) air tank | Airgas | UN1002 | anesthesia |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | NDC 66794-013-25 | anesthesia |
| Multi-Station Lab Animal AnesthesiaSystem | Surgivet | V703501 | hypoxia system |
| 7.5% O2 balanced by 92.5% N2 tank | Airgas | UN1956 | hypoxia system |
| Temperature Controller with heating lamp | Cole Parmer | EW-89000-10 | temperature controllers |
| Rectal probe | Cole Parmer | NCI-00141PG | temperature controllers |
| Dissecting microscope | Olympus | SZ40 | surgical setup |
| Heat pump with warming pad | Gaymar | TP700 | surgical setup |
| Fine curved forceps (serrated) | FST | 11370-31 | surgical instrument |
| Fine curved forceps (smooth) | FST | 11373-12 | surgical instrument |
| micro scissors | FST | 15000-03 | surgical instrument |
| micro needle holders | FST | 12060-01 | surgical instrument |
| Halsted-Mosquito hemostats | FST | 13008-12 | surgical instrument |
| 5-0 silk suture | Harvard Apparatus | 624143 | surgical supplies |
| 4-0 Nylon monofilament suture | LOOK | 766B | surgical supplies |
| Tissue glue | Abbott Laboratories | NC9855218 | surgical supplies |
| Puralube Vet ointment | Fisher | NC0138063 | eye dryness prevention |
| MoorFLPI-2 blood flow imager | Moor | 780-nm laser source | Laser Speckle Contrast Imaging |
| Mannitol | Sigma | M4125 | in-vivo TTC |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) | Sigma | T8877 | in-vivo TTC |
| Vibratome | Stoelting | 51425 | brain section for in-vivo TTC |
| Digital microscope | Dino-Lite | AM2111 | whole-braina imaging |
| O.C.T compound | Sakura Finetek | 4583 | |
| goat anti-rabbit Alexa Fluro 488 | Invitrogen | A11008 | Immunohistochemistry |
| Cryostat | Vibratome | ultrapro 5000 | brain section for IHC |
| Evans blue | Sigma | E2129 | Detecting vascular perfusion |
| Microtome | Electron Microscopy Sciences | 5000 | brain section for histology |
| Avertin (2, 2, 2-Tribromoethanol) | Sigma | T48402 | euthanasia |
| Fluorescent microscope | Olympus | DP73 |
References
- Broderick, J. P., Hacke, W. Treatment of acute ischemic stroke: Part I: recanalization strategies. Circulation. 106 (12), 1563-1569 (2002).
- Hossmann, K. A. Pathophysiological basis of translational stroke research. Folia Neuropathol. 47 (3), 213-227 (2009).
- Hossmann, K. A. The two pathophysiologies of focal brain ischemia: implications for translational stroke research. J. Cereb. Blood Flow Metab. 32 (7), 1310-1316 (2012).
- Macrae, I. M. Preclinical stroke research–advantages and disadvantages of the most common rodent models of focal ischaemia. Br. J. Pharmacol. 164 (4), 1062-1078 (2011).
- Niessen, F., Hilger, T., Hoehn, M., Hossmann, K. A. Differences in clot preparation determine outcome of recombinant tissue plasminogen activator treatment in experimental thromboembolic stroke. Stroke. 34 (8), 2019-2024 (2003).
- Orset, C., et al. Mouse model of in situ thromboembolic stroke and reperfusion. Stroke. 38 (10), 2771-2778 (2007).
- Watson, B. D., Dietrich, W. D., Prado, R., Ginsberg, M. D. Argon laser-induced arterial photothrombosis. Characterization and possible application to therapy of arteriovenous malformations. J. Neurosurgery. 66 (5), 748-754 (1987).
- Sun, Y. Y., et al. Synergy of combined tPA-edaravone therapy in experimental thrombotic stroke. PLoS One. 9, e98807 (2014).
- Levine, S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats. Am. J. Pathol. 36, 1-17 (1960).
- Rice, J. E. 3. r. d., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Annals Neurol. 9 (2), 131-141 (1981).
- Vannucci, S. J., et al. Experimental stroke in the female diabetic, db/db, mouse. J. Cereb. Blood Flow Metab. 21 (2), 52-60 (2001).
- Adhami, F., et al. Cerebral ischemia-hypoxia induces intravascular coagulation and autophagy. Am. J. Pathol. 169 (2), 566-583 (2006).
- Shereen, A., et al. Ex vivo diffusion tensor imaging and neuropathological correlation in a murine model of hypoxia-ischemia-induced thrombotic stroke. J. Cereb. Blood Flow Metab. 31 (4), 1155-1169 (2011).
- Michaud, J. P., Pimentel-Coelho, P. M., Tremblay, Y., Rivest, S. The impact of Ly6C low monocytes after cerebral hypoxia-ischemia in adult mice. J. Cereb. Blood Flow Metab. 34 (7), e1-e9 (2014).
- Zoppo, G. J. Virchow’s triad: the vascular basis of cerebral injury. Rev. Neurol. Dis. 5, 12-21 (2008).
- Dunn, A. K. Laser speckle contrast imaging of cerebral blood flow. Annals Biomed. Eng. 40 (2), 367-377 (2012).
- Sun, Y. Y., Yang, D., Kuan, C. Y. Mannitol-facilitated perfusion staining with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) for detection of experimental cerebral infarction and biochemical analysis. J. Neurosci. Methods. 203 (1), 122-129 (2012).
- Lozano, R., et al. Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet. 380 (9859), 2095-2128 (2010).
- Murray, C. J., et al. Disability-adjusted life years (DALYs) for 291 diseases and injuries in 21 regions, 1990-2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet. 380 (9859), 2197-2223 (2012).
- Dirnagl, U., Macleod, M. R. Stroke research at a road block: the streets from adversity should be paved with meta-analysis and good laboratory practice. Br. J. Pharm. 157 (7), 1154-1156 (2009).
- Dirnagl, U., et al. A concerted appeal for international cooperation in preclinical stroke research. Stroke. 44 (6), 1754-1760 (2013).
- Khatri, P., et al. Revascularization end points in stroke interventional trials: recanalization versus reperfusion in IMS-I. Stroke. 36 (11), 2400-2403 (2005).
- Rosenberg, R. D., Aird, W. C. Vascular-bed–specific hemostasis and hypercoagulable states. New Eng. J. Med. 340 (20), 1555-1564 (1999).
- Majid, A., et al. Differences in vulnerability to permanent focal cerebral ischemia among 3 common mouse strains. Stroke. 31 (11), 2707-2714 (2000).
